CN203849585U - 微机保护装置开关量检测电路 - Google Patents

Abstract

一种微机保护装置开关量检测电路，包括开关量检测单元，检测开关量，并输出检测信号；还包括整流电路和电平转换电路，本实用新型通过所述整流电路和有向电容将交流电源进行全波整流，转换成直流电压，在该直流电压的驱动下，实现了交流在正负半周即全波的状态下都能进行开关量的检测，同时整流后，开关量的交流驱动电源产生的交流感应信号被消除，提高了开关量的抗干扰能力，尤其适合长距离的重要非电量信息的检测，大大提高了装置的可靠性和抗干扰能力，此外，本方案中使用一个桥式整流电路完成了对多个开关量检测单元的信号整流，大大简化了电路的结构，本方案中的整流桥可设置为远离该开光量检测单元，消除了交流耦合带来的干扰。

Description

微机保护装置开关量检测电路

技术领域

本实用新型涉及一种开关量检测电路，具体地说是一种微机保护装置开关量检测电路。

背景技术

微机继电保护器目前已逐步取代传统老式继电器，广泛应用于电力系统二次保护系统，微机保护装置采用嵌入式的微处理器为核心，实现电压电流模拟量，及开关量信息的采集，进数据处理，保护判断，且通过装置中的继电器出口回路，驱动断路器的分合闸线圈，实现一次线路故障切除保护；因此微机保护装置的本质是一台具有电压电流信息采集，开关量监测，数据处理保护控制等功能的嵌入式计算机。

对于微机保护装置来说，开关量的检测是非常重要的，开关量检测是指微处理器通过检测电路获得微机保护装置所在开关柜内一次设备的分合状态，以及高温瓦斯等变压器电动机设备的异常状态，因此开关量的特点是二值信息，即开或合，零或一，并最终转换成微处理器I.O引脚可读取的高低电平输入量。

开关量检测电路与一次设备的开关同步节点连接，将该节点分合状态反映成微处理器能识别的电平信号，是强电信息到弱电信息变送的过程。因此开关量一般采用光耦来实现开关信息转换，并实现隔离。典型的一次侧开关量检测电路由开关量驱动电源、开关量节点、限流电阻、光耦发射二极管输入端构成。经过光电转化，光耦接收端通过上拉电阻或下拉电阻转换成微处理器可识别的电平信号。

现有技术有一些检测开关量的电路，如中国专利文献CN102944713A、名称为《一种直接高压输入的开关量隔离方法》公开了一种直接高压输入的开关量隔离方法,它包括输入电阻R1、输入电阻R2、整流电桥二极管D1-D4、光耦隔离器OC和电阻R3。

但是该专利中采用的整流桥是每个开关量检测回路独立使用的，因此增加了每个通道开关量检测的电路成本和空间，在实际大量的安装中使得成本过大。

实用新型内容

为此，本实用新型要解决现有技术中每个开关量检测回路单独使用整流桥造成成本过大的问题，从而提供一种多个开关量检测回路使用同一整流电路的交流开关量检测电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下方案：一种微机保护装置开关量检测电路，包括至少一个开关量检测单元，用于检测开关量，并输出检测信号；还包括整流电路，所述整流电路的两个交流输入端分别接到外部交流电源的两端；

所述开关量检测单元包括光电耦合器，所述整流电路的正、负极输出端与所述光电耦合器的输入端两侧连接；

电平转换电路，与所述开关量检测单元连接，将其输出的信号进行高低电平转换。

优选地，多个所述开关量检测单元通过所述光电耦合器的输入端两侧并联在所述整流电路的正、负极输入端。

优选地，所述光电耦合器为单向光电耦合器。

优选地，所述整流电路为全波整流桥电路。

优选地，所述整流电路的正、负极输出端之间并联有有向电容。

优选地，所述开关量检测单元包括光电耦合器Un，其中n≥1，n为Un的下标注，所述光电耦合器Un一端与外部交流电源的相线连接，其另一端与电阻Rn1和外部开关量Kn依次串联后连接到整流桥的直流输出正极端，所述光电耦合器Un的发光二极管两端还并联有电阻Rn2， 光耦的发光二极管的负端与整流桥的负极端连接。

优选地，所述电平转换电路包括电阻Rn3，所述电阻Rn3一端与外接电源VCC连接，另一端与所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极连接，所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极还与所述微处理器的输入端连接，所述光电耦合器Un的光敏三极管的发射极接地。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点， 

（1）本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，包括至少一个开关量检测单元，用于检测开关量，并输出检测信号；还包括整流电路，所述整流电路的两个交流输入端分别接到外部交流电源的两端；所述开关量检测单元包括光电耦合器，所述整流电路的正、负极输出端与所述光电耦合器的输入端两侧连接，所述整流电路的正、负极输出端之间并联有有向电容；电平转换电路，与所述开关量检测单元连接，将其输出的信号进行高低电平转换，本实用新型通过所述整流电路和有向电容将交流电源进行全波整流，转换成直流电压，在该直流电压的驱动下，实现了交流在正负半周即全波的状态下都能进行开关量的检测，同时整流后，开关量的交流驱动电源产生的交流感应信号被消除，提高了开关量的抗干扰能力，尤其适合长距离的重要非电量信息的检测，大大提高了装置的可靠性和抗干扰能力，并且本实用新型接线简单，硬件成本低，可靠性高。

（2）本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，在该方案中，由于将开关量驱动电源交流整成了直流，因此不需要双极性光耦，只要使用普通的单向光电耦合器即可。

（3）本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，所述整流电路的正、负极输出端之间并联有有向电容，该电容用于整流后电源的平滑。

（4）本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，使用一个桥式整流电路完成了对多个开关量检测单元的信号整流，与现有技术中，每个开关量检测回路使用独立的整流桥的方式相比，大大简化了电路的结构，且提高了电路器件的利用率。此外，本方案中的整流桥可设置在开关量检测单元外，远离该开光量检测单元，消除了交流耦合带来的干扰，与现有技术中将桥式整流电路设置在开关量检测端的方式相比，现有的方式中交流耦合会产生干扰信号，本方案消除了交流耦合造成的干扰，提高了整个电路的检测精度。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中

图1  是本实用新型所述交流开关量检测电路的电路结构图。

具体实施方式

下面提供本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路的具体实施方式。

实施例1

本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，包括至少一个开关量检测单元，用于检测开关量节点产生的开关量，并输出检测信号，所述开关量检测单元个数的设置根据具体需要设定；所述整流电路的两个交流输入端分别接到外部交流电源的两端；所述开关量检测单元包括光电耦合器，所述整流电路的正、负极输出端与所述光电耦合器的输入端两侧连接，当设置多个所述开关量检测单元时，多个所述开关量检测单元通过所述光电耦合器的输入端两侧并联在所述整流电路的正、负极输入端。优选地，所述整流电路的正、负极输出端之间并联有有向电容，该电容用于整流后电源的平滑，作为优选的实施方案。外部交流经过所述整流电路整流后经过有向电容平滑形成为直流的电源，还包括电平转换电路，与所述开关量检测单元连接，将其输出的信号进行高低电平转换，并将转换后的高低电平信号发送给微处理器。

在该方案中，由于将开关量驱动电源交流整成了直流，因此不需要双极性光耦，只要使用普通的单向光电耦合器即可。

本实用新型通过所述整流电路和有向电容将交流电源进行全波整流，转换成直流电压，在该直流电压的驱动下，实现了交流在正负半周即全波的状态下都能进行开关量的检测，同时整流后，交流产生的感应信号大大减小，提高了开关量的抗干扰能力，尤其适合长距离的重要非电量信息的检测，大大提高了装置的可靠性和抗干扰能力，并且本实用新型接线简单，硬件成本低，可靠性高。

实施例2

在实施例1所述的开关量检测电路的基础上，所述开关量检测单元包括光电耦合器Un，其中n≥1，n为Un的下标注，所述光电耦合器Un一端与外部交流电源的相线连接，其另一端与电阻Rn1和外部开关量Kn依次串联后连接到整流桥的直流输出正极端，所述光电耦合器Un的发光二极管两端还并联有电阻Rn2， 光耦的发光二极管的负端与整流桥的负极端连接，其他开关量回路都如上所述并接在整流桥的正负两端，实现开关量监测回路的扩展。所述光电耦合器Un的发光二极管两端还并联有电阻Rn2。

所述电平转换电路包括电阻Rn3，所述电阻Rn3一端与外接电源VCC连接，另一端与所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极连接，所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极还与所述微处理器的输入端连接，所述光电耦合器Un的光敏三极管的发射极接地，所述电平转换电路与所述开关量检测单元对应设置，一个开关量检测单元连接一个电平转换电路。

在本实施中，所述整流电路为全波整流桥电路，在实际引用中在其两个输入端提供两个接线端子，分别定义为L和N, 接入后，将交流电源的两端接入由四个二极管构成的全波整流桥电路B1对应的交流输入引脚1和2端，经整流后，整流桥B1的3端输出正电压，4端为负电压，在整流桥B1的3和4两端并接直流耐压250V以上的大容量（100uf以上）有向电容C1。本方案中采用一个全波整流桥电路，实现了对全部的多个开关量检测单元的整流，大大提高了其工作效率，简化了电路结构。经过电容C1平滑形成为直流的电源，电源的负端接检测电路中光耦输入级的发光二级管的负端。正极引出作为外部开关量节点接入的公共端COM。在开关量节点检测时，开关量节点K1~Kn的一端接入COM公共端，开关量节点的另一端接入对应的开关量检测输入端，构成开关量检测回路。光电耦合器的隔离输出端一端微处理器电路的地，另一端通过上拉电阻Rn3，接微处理器的供电电压，构成低电平有效的电平信号，供微处理器I.O接口检测。

本实用新型所述的微机保护装置开关量检测电路，使用一个桥式整流电路完成了对多个开关量检测单元的信号整流，与现有技术中，每个开关量检测回路使用独立的整流桥的方式相比，大大简化了电路的结构，且提高了电路器件的利用率。此外，本方案中的整流桥可设置在开关量检测单元外，远离该开光量检测单元，与现有技术中将桥式整流电路设置在开关量检测端的方式相比，消除了交流耦合带来的干扰，现有的方式中交流耦合会产生干扰信号，本方案消除了交流耦合造成的干扰，提高了整个电路的检测精度。

本实用新型通过所述整流电路和有向电容将交流电源进行全波整流，转换成直流电压，在该直流电压的驱动下，实现了交流在正负半周即全波的状态下都能进行开关量的检测，同时整流后，开关量的交流驱动电源产生的交流感应信号被消除，提高了开关量的抗干扰能力，尤其适合长距离的重要非电量信息的检测，大大提高了装置的可靠性和抗干扰能力，并且本实用新型接线简单，硬件成本低，可靠性高。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种微机保护装置开关量检测电路，包括至少一个开关量检测单元，用于检测开关量，并输出检测信号；

其特征在于，还包括：

整流电路，所述整流电路的两个交流输入端分别接到外部交流电源的两端；

所述开关量检测单元包括光电耦合器，所述整流电路的正、负极输出端与所述光电耦合器的输入端两侧连接；

电平转换电路，与所述开关量检测单元连接，将其输出的信号进行高低电平转换。

2.根据权利要求1所述的开关量检测电路，其特征在于，多个所述开关量检测单元通过所述光电耦合器的输入端两侧并联在所述整流电路的正、负极输入端。

3.根据权利要求2所述的开关量检测电路，其特征在于，所述光电耦合器为单向光电耦合器。

4.根据权利要求1或2或3所述的开关量检测电路，其特征在于，所述整流电路为全波整流桥电路。

5.根据权利要求4所述的开关量检测电路，其特征在于：所述整流电路的正、负极输出端之间并联有有向电容。

6.根据权利要求5所述的开关量检测电路，其特征在于，所述开关量检测单元包括光电耦合器Un，其中n≥1，n为Un的下标注，所述光电耦合器Un一端与外部交流电源的相线连接，其另一端与电阻Rn1和外部开关量Kn依次串联后连接到整流桥的直流输出正极端，所述光电耦合器Un的发光二极管两端还并联有电阻Rn2， 光耦的发光二极管的负端与整流桥的负极端连接。

7.根据权利要求6所述的开关量检测电路，其特征在于，所述电平转换电路包括电阻Rn3，所述电阻Rn3一端与外接电源VCC连接，另一端与所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极连接，所述光电耦合器Un中光敏三极管的集电极还与微处理器的输入端连接，所述光电耦合器Un的光敏三极管的发射极接地。